JPH04241790A

JPH04241790A - 焼結ベーン

Info

Publication number: JPH04241790A
Application number: JP1151291A
Authority: JP
Inventors: Takashi Takehara; 隆司竹原
Original assignee: Hitachi Metals Ltd
Current assignee: Proterial Ltd
Priority date: 1991-01-08
Filing date: 1991-01-08
Publication date: 1992-08-28

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はロータリーコンプレッサ
またはベーンポンプ等に用いられるベーンに関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】一般にルームエアコンや冷蔵庫等に用い
られるロータリーコンプレッサや、オイルポンプとして
用いるベーンポンプには、作動流体を加圧するためにベ
ーンが使用されている。ベーンの使用形態の一例として
ローリングピストン（以下ロータと称する）式ロータリ
ーコンプレッサに使用した場合の構成断面図を図２に示
す・図２では、ベーン１はバネ７よって押圧され、その
先端部がロータ６の曲面上を摺動し、またベーン１の両
側面はシリンダ８に設けたベーン溝９に沿って摺動する
機構を示している。

【０００３】通常ロータ６は耐摩耗性を付与するため、
熱処理を施した高硬度の鋳鉄や鋼で作成され、一方、シ
リンダ８は加工上の問題やベーン１との摺動特性から、
共晶黒鉛鋳鉄等の低硬度材で作成されていた。このため
、ベーン１としては、全体的に耐摩耗性が高く、シリン
ダへの攻撃性が低いことが要求され、ベーン材としては
主としてＳＫＨ５１クラスの高速度工具鋼や特殊鋳鉄が
用いられている。

【０００４】また、ロータの回転に対するベーンの追従
性を高めるためにベーンの軽量化も図られている。たと
えば、特開昭６４−３５０９１号には、図１で示すよう
なベーン１の非摺動面３に連通する中空部４を設け、慣
性重量を低減したもの（以下中空ベーンと称する）が開
示されている。また、上記特開昭６４−３５０９１号で
は、中空ベーンの耐摩耗性および強度を得るには、高速
度工具鋼を射出成形して作成することが好ましいとされ
ている。　　図１に示す中空ベーン１には強度を上げる
ために中空部４にフィン５が設けられている。また、図
１における摺動面２とは図２に示したシリンダ８のベー
ン溝９に沿って摺動する面とロータ６に沿って摺動する
ベーン先端部に相当する部分である。なお、図１におい
て図１（ａ）は中空ベーンの正面図、図１（ｂ）はその
側面図、図１（ｃ）はベーン１を非摺動面から見た図で
ある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】近年、コンプレッサの
さらなる高速化および高負荷化に伴い、従来の中空ベー
ンに対して、ロータの回転に対するベーンの追従性をさ
らに高めるための軽量化が要求されるとともに、ベーン
と接するロータに対して傷等の異常摩耗をできるかぎり
防止することが必要になってきた。

【０００６】本発明の目的は、ロータに異常摩耗を発生
させず、しかも軽量であり、ロータとの追従性に優れた
焼結ベーンを提供することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明者は特開昭６４−
３５０９１号公報に記載の中空ベーンの軽量化を検討し
たところ、中空ベーンにおいて焼結体の密度を下げるこ
とが有効であることを見出した。また、密度を適正な範
囲に限定することによりベーン表面が微細な空孔を有す
る多孔質材となり、空孔内に潤滑油が保持でき、ロータ
の異常摩耗を防止できることを見出した。

【０００８】すなわち本発明は高速度工具鋼組成を有し
、非摺動面に連通する中空部を有する焼結ベーンであっ
て、該焼結ベーンを構成する焼結体の相対密度が８０％
以上、９５％未満であることを特徴とする焼結ベーンで
ある。

【０００９】本発明において、高速度工具鋼とは、重量
比で、Ｃ：０．４−２．０％、Ｓｉ：１．５％以下、Ｍ
ｎ：１．０％以下、Ｃｒ：２．０−６．０％、Ｗ＋２Ｍ
ｏ：６．０−２４．０％、Ｖ：６％以下を含み、さらに
必要に応じてＣｏを１４％以下を含み、残部Ｆｅおよび
不可避的不純物よりなるものである。各成分の限定理由
は以下の通りである。Ｃは０．４％未満では硬度が得ら
れず、また２％を超えると、その効果は顕著でなくなる
ので２−６％とする。Ｗ＋２Ｍｏは高温強度および硬度
を得るため６−２４％とした。６−２４％範囲を外れる
とその効果は顕著ではない。Ｖは高硬度の炭化物を形成
し、結晶粒度を細かくする効果を有するが、６％を超え
ると効果の増大は見られないため、６％以下とする。

【００１０】Ｓｉは、脱酸剤として、さらには基地の硬
度を高める作用があるので、１．５％以下とする。また
、Ｍｎも脱酸効果があり、さらに焼き入れ性を高める作
用があるので１％以下に限定する。なお、Ｃｏは耐熱性
を向上せしめる効果があるので、前記各成分の他にさら
に添加しても良い。しかし、１４％を超えると効果の増
大が著しくない上に、高価になって経済的でもないため
１４％以下とする。

【００１１】本発明において焼結体の相対密度を８０％
以上、９５％未満としたのは上記組成を有する高速度工
具鋼の焼結体の密度が８０％未満では、表面がポーラス
になりすぎ、中空ベーンの破損の危険があるとともに、
充分にクローズドポアになっていないため、中空ベーン
の機密性が保てなくなるためである。一方、９５％以上
の相対密度では、空孔内に潤滑油を保持できず、ロータ
に異常摩耗を発生する場合があり好ましくない。また、
本発明における焼結ベーンは、中空部を封鎖した形状の
実密体に対して、容積比８０％以下にすることが好まし
い。密度を下げるだけで軽量化した場合は、上述のよう
に、ベーンの破損等の危険があり、８０％未満の相対密
度、すなわち同一形状で重量を８０％未満とするのが難
しいが、中空部を作成することに加えて密度を下げるこ
とにより、より軽量化が可能となるのである。

【００１２】

【実施例】以下、本発明を実施例に基づき詳しく説明す
る。重量比で、Ｃ：０．８４％、Ｓｉ：０．３３％、Ｍ
ｎ：０．３７％以下、Ｃｒ：４．２４％、Ｗ：６．５３
％、Ｍｏ：５．３２％、Ｖ：２．０８％、残部Ｆｅおよ
び不可避的不純物を含む予備合金化された水アトマイズ
粉を作り、振動ミルで粉砕した。この粉末にＣ０．２１
％のメチルセルロース（信越化学、商品名ＳＭ４０００
）を３％添加し、Ｖ型ブレンダで２４Ｈｒ混合した。この後、グリセリン１％、水１１％を添加しヘンシェル
ミキサで混練し、コンパウンドを作成した。このコンパ
ウンドを温度９５℃に保持した射出成形用金型に、射出
圧力１０００Ｋｇ／ｃｍ２で射出し、図１に示すロータ
リコンプレッサ用中空ベーンに成形した。

【００１３】この成形体を１０マイナス２乗トルの真空
中で昇温速度１００℃／Ｈｒで加熱し、９００℃で２Ｈ
ｒ保持後、１１５０−１２５０℃で焼結温度を変えて１
Ｈｒ焼結した。得られた焼結体を１１５０℃で焼き入れ
し、５６０℃×３回の焼戻し処理を行った。得られたベ
ーンの相対密度および実密体に対する容積比を表１に示
す。また、表１に示すベーンを図２に示すルームエアコ
ン用ロータ式ロータリーコンプレッサ用ベーンとして、
実機に組込み、８０００ｒｐｍ、５００時間運転し、ベ
ーンの摩耗状況と、相手材であるロータ（ＪＩＳ：ＳＦ
ＣＭ製）の摩耗状況を測定した。

【００１４】

【表１】

【００１５】表１において、容積比は、外形同一で中空
部を有しない実密体の体積を１００とした試料９に対す
る、アルキメデス法で求めた試料体積の比である。また
、相対密度は焼結体部の密度比であって、中空部を含ま
ないものである。また、ベーンの摩耗量およびロータの
摩耗量は容積比６５％のベーンを理論密度の焼結体で作
成した試料７の摩耗損失重量を１００％とした重量比で
示した。比較例として、射出成形型を変え実密体に対す
る容積比を変えたものについて同様に測定した。

【００１６】表１に示すように、本発明のベーンはベー
ン、ロータともに摩耗量は少ないが、比較例に示すよう
に理論密度の９５％を超える試料８は実質的に理論密度
の焼結体の試料７と変わらない摩耗量となり好ましくな
いことがわかる。また、比較例において相対密度を８０
とした中空部のない試料１０は実密体の試料９よりもベ
ーン、ロータともに摩耗量は少なくなるが、中空部を有
する本発明例よりも劣っていることがわかる。また、相
対密度８０％未満のベーン６は、ベーン摩耗量、ロータ
摩耗量は良好ではあるが、実機で試験において、ベーン
にクラックが生じたためベーンとして不適であった。

【００１７】

【発明の効果】本発明によれば、中空で相対密度も小さ
い軽量のベーンを提供できるため、コンプレッサの高速
、高負荷運転に対してもベーンとロータの追従性が良く
、またベーンの摺動面に潤滑油を保持できるため、ロー
タおよびシリンダとの摩耗が少なく極めて信頼性の高い
コンプレッサ、ベーンポンプ等を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１（ａ）は本発明の一実施例に対応するベー
ンの正面図、図１（ｂ）は図１（ａ）の側面図、図１（
ｃ）は図１（ａ）の非摺動面側より見た図である。

【図２】図２は本発明に関わるロータリーコンプレッサ
の一例を示す構成図である。

【符号の簡単な説明】

１　　ベーン２　　摺動面３　　非摺動面４　　中空部５　　フィン６　　ロータ７　　バネ８　　シリンダ９　　ベーン溝

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】　　高速度工具鋼組成を有し、非摺動面に
連通する中空部を有する焼結ベーンであって、該焼結ベ
ーンを構成する焼結体の相対密度が８０％以上、９５％
未満であることを特徴とする焼結ベーン。